CN106773338A - 一种液晶移相器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶移相器，用以实现高速响应和低损耗的液晶移相器。液晶移相器包括相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板和第二基板之间水平取向的液晶分子、位于第一基板靠近液晶分子一侧的第一取向层、位于第二基板靠近液晶分子一侧的第二取向层、位于第二基板上同层绝缘设置的接地引线和信号引线；其中：第一取向层和第二取向层用于对液晶分子进行取向，使得液晶分子长轴方向与信号引线方向非垂直以及非平行；接地引线和信号引线用于根据接收到的电压控制液晶分子水平偏转。

Description

一种液晶移相器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶移相器。

背景技术

移相器是能够对波的相位进行调整的装置，在通信、仪器仪表等领域有着广泛的应用，目前应用较广泛的移相器是液晶移相器，目前的液晶移相器主要有两种类型，一种是基于微带传输线的液晶移相器，另一种是基于共面传输线的液晶移相器。

基于微带传输线的液晶移相器如图1所示，这种液晶移相器在信号线16和接地线12之间利用液晶17填充，通过信号线16和接地线12之间的电压差控制液晶17偏转，由于液晶17的偏转造成微波传输过程中周围有效的介电常数变化，因此能够改变微波的传播常数，从而达到移相的目的，图1中的标记13和15表示取向层。而当信号线16和接地线12之间的距离太近时，信号线16本身的阻抗大量增加，因此为了控制信号线16的损耗，一般要求液晶盒厚度(即下基板11和上基板14之间的距离)在50微米(μm)以上。由于液晶盒厚度较大，因此这种液晶移相器响应速度较慢。

基于共面传输线的液晶移相器如图2所示，这种液晶移相器的原理是在共面的信号线16和接地线12上方周期性加载金属线21，与加载其中间的液晶17为介质，组成可调电容，通过电压控制液晶17的偏转，从而控制电容大小，最后实现可控移相的目的。这种液晶移相器由于在信号线16和接地线12上周期性加载金属线21，因此信号线上损耗较大。

综上所述，现有技术基于微带传输线的液晶移相器的响应速度较慢，基于共面传输线的液晶移相器的损耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种液晶移相器，用以实现高速响应和低损耗的液晶移相器。

本发明实施例提供的一种液晶移相器，包括相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶分子、位于所述第一基板靠近所述液晶分子一侧的第一取向层、位于所述第二基板靠近所述液晶分子一侧的第二取向层、位于所述第二基板上同层绝缘设置的接地引线和信号引线；其中：

所述第一取向层和所述第二取向层用于对所述液晶分子进行取向，使得所述液晶分子水平取向，且所述液晶分子长轴方向与所述信号引线方向非垂直以及非平行；

所述接地引线和所述信号引线用于根据接收到的电压控制所述液晶分子水平偏转。

由本发明实施例提供的液晶移相器，由于该液晶移相器包括的接地引线和信号引线均设置在第二基板上，因此本发明实施例中第一基板和第二基板之间的距离对信号引线的损耗没有任何影响，可以将第一基板和第二基板之间的距离控制在20μm以下，与现有技术基于微带传输线的液晶移相器相比，能够提高液晶移相器的响应速度；同时，由于本发明实施例中液晶分子为水平取向，且液晶分子长轴方向与信号引线方向非垂直以及非平行，当接地引线和信号引线接收到外部电压时，在电场作用下液晶分子水平偏转，从而能够调整微波传播常数，达到移相的目的，与现有技术基于共面传输线的液晶移相器相比，本发明实施例不需要加载周期性的金属线，因此能够降低液晶移相器的损耗。

较佳地，所述信号引线位于所述第二基板的中间区域，所述接地引线位于所述第二基板的边缘区域；

所述接地引线与所述信号引线按照每一所述信号引线的任一侧设置一所述接地引线的方式设置；或，

所述接地引线与所述信号引线按照每一所述信号引线的相邻两侧均设置所述接地引线的方式设置。

较佳地，还包括设置在所述第二基板上间断分布的预设厚度的绝缘层，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层；

所述第一绝缘层与所述接地引线的位置对应，且被所述接地引线包覆；

所述第二绝缘层与所述信号引线的位置对应，且被所述信号引线包覆。

较佳地，所述液晶分子长轴方向的介电常数大于所述绝缘层的介电常数；以及

所述液晶分子长轴方向的介电常数大于所述第一基板和所述第二基板的介电常数。

较佳地，所述信号引线以折线方式排列，每一所述液晶分子长轴方向与所述液晶分子对应位置处的所述信号引线之间的夹角相等；或，

所有液晶分子长轴方向平行设置。

较佳地，所述液晶分子为正性液晶分子，或所述液晶分子为负性液晶分子。

较佳地，当所述液晶分子为正性液晶分子时，所述液晶分子长轴方向与所述信号引线之间的夹角大于0度小于等于45度。

较佳地，当所述液晶分子为负性液晶分子时，所述液晶分子长轴方向与所述信号引线之间的夹角大于等于45度小于90度。

较佳地，所述接地引线和所述信号引线之间的距离为0.5微米到200微米。

较佳地，所述第一基板和所述第二基板之间的距离小于等于20微米。

附图说明

图1为现有技术基于微带传输线的液晶移相器的结构示意图；

图2为现有技术基于共面传输线的液晶移相器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种液晶移相器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一液晶移相器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一液晶移相器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一液晶移相器的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的液晶移相器包括的信号引线的排布示意图；

图8为图7中AA1位置处的截面结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种液晶移相器，用以实现高速响应和低损耗的液晶移相器。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的液晶移相器。

附图中各膜层厚度和区域大小、形状不反应各膜层的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

如图3所示，本发明具体实施例提供了一种液晶移相器，包括相对设置的第一基板31和第二基板32、位于第一基板31和第二基板32之间的液晶分子33、位于第一基板31靠近液晶分子33一侧的第一取向层34、位于第二基板32靠近液晶分子33一侧的第二取向层35、位于第二基板32上同层绝缘设置的接地引线36和信号引线37；其中：

第一取向层34和第二取向层35用于对液晶分子33进行取向，使得液晶分子水平取向，且液晶分子33长轴方向与信号引线37方向非垂直以及非平行；

接地引线36和信号引线37用于根据接收到的电压控制液晶分子33水平偏转。

本发明具体实施例的接地引线和信号引线均设置在第二基板上，因此本发明具体实施例中第一基板和第二基板之间的距离(即液晶盒厚度)对信号引线的损耗没有任何影响，因此可以将液晶盒厚度控制在20μm左右，与现有技术基于微带传输线的液晶移相器相比，能够提高液晶移相器的响应速度；同时，由于本发明具体实施例中液晶分子为水平取向，且液晶分子长轴方向与信号引线方向非垂直以及非平行，当接地引线和信号引线接收到外部电压时，在电场作用下液晶分子水平偏转，从而能够调整微波传播常数，达到移相的目的，与现有技术基于共面传输线的液晶移相器相比，本发明具体实施例由于不需要加载周期性的金属线，因此能够降低液晶移相器的损耗。

在具体实施过程中，本发明具体实施例可以将接地引线以及信号引线的宽度设置的较宽，从而保证尽量多的电场线在液晶分子中，提高调节液晶分子水平偏转的效率。当然，实际生产过程中，为了不增大信号引线的损耗，优选将接地引线的宽度设置的较宽。

具体实施时，本发明具体实施例中的第一基板和第二基板选择玻璃基板，接地引线和信号引线的材料选择金属材料，如：选择金属铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、银(Ag)中的一种或多种的组合。

具体地，本发明具体实施例中液晶分子33长轴方向与信号引线37之间的夹角的取值范围根据实际生产的情况确定，只要保证液晶分子33长轴方向与信号引线37非垂直以及非平行即可。

具体实施时，本发明具体实施例中的液晶分子为正性液晶分子，或液晶分子为负性液晶分子。当液晶分子为正性液晶分子时，本发明具体实施例液晶分子长轴方向与信号引线之间的夹角大于0度小于等于45度。当液晶分子为负性液晶分子时，本发明具体实施例液晶分子长轴方向与信号引线之间的夹角大于等于45度小于90度。这样，保证了液晶分子在接地引线和信号引线的控制下发生水平偏转以后，能够更好的调整微波传播常数，以达到移相的目的。

具体地，本发明具体实施例中接地引线和信号引线之间的距离为0.5μm到200μm，这样，接地引线和信号引线能够更好的在外界电压的作用下控制液晶分子的水平偏转，实际生产过程中，施加的外界电压的大小根据液晶分子需要偏转的程度进行设定。

具体地，本发明具体实施例中第一基板和第二基板之间的距离小于等于20μm，这样，能够提高液晶移相器的响应速度，本发明具体实施例中第一基板和第二基板之间的距离根据实际生产工艺条件以及产品的需求进行设定，本发明具体实施例并不对第一基板和第二基板之间的具体距离值做限定。

具体地，本发明具体实施例为了在液晶分子水平偏转后更好的调整微波传播常数，将液晶分子长轴方向的介电常数设置的大于第一基板和第二基板的介电常数，其中，液晶分子材料的具体选取根据实际生产的需要以及材料的成本进行选择。

本发明具体实施例中接地引线可以采用单方向接地设计，也可以采用双方向接地设计，下面结合附图具体的介绍本发明具体实施例中接地引线和信号引线的设计方式。

方式一：

如图3所示，本发明具体实施例中的信号引线37位于第二基板32的中间区域，接地引线36位于第二基板32的边缘区域；接地引线36与信号引线37按照每一信号引线37的相邻两侧均设置接地引线36的方式设置。

方式二：

如图4所示，本发明具体实施例中的信号引线37位于第二基板32的中间区域，接地引线36位于第二基板32的边缘区域；接地引线36与信号引线37按照每一信号引线37的任一侧设置一接地引线36的方式设置，图4中示出了在信号引线37的右侧设置接地引线36的情况，当然，在具体设置时，还可以在信号引线37的左侧设置接地引线36。

本发明具体实施例中以上方式一与方式二的主要不同点在于，方式一在信号引线的两侧均设置了接地引线，因此相对于方式二仅在信号引线的一侧设置接地引线的情况，方式一能够更大范围的控制液晶分子的水平偏转，从而能够更好的调整微波传播常数。

进一步地，如图5和图6所示，本发明具体实施例中的液晶移相器还包括设置在第二基板32上间断分布的预设厚度的绝缘层，绝缘层包括第一绝缘层51和第二绝缘层52；第一绝缘层51与接地引线36的位置对应，且被接地引线36包覆；第二绝缘层52与信号引线37的位置对应，且被信号引线37包覆。绝缘层的设置能够将大部分电场线控制在液晶介质内，从而包覆在绝缘层上的接地引线36和信号引线37能够更大范围的控制液晶分子水平偏转。

具体地，本发明具体实施例为了在液晶分子水平偏转后更好的调整微波传播常数，将液晶分子长轴方向的介电常数设置的大于绝缘层的介电常数。

具体实施时，本发明具体实施例中的绝缘层材料可以选择氧化硅或氮化硅，在形成绝缘层时，首先在第二基板32上沉积一层预设厚度的氧化硅或氮化硅膜层，如：在第二基板32上沉积一层10μm的氧化硅或氮化硅膜层，然后通过构图工艺在需要形成接地引线和信号引线的位置处形成第一绝缘层51和第二绝缘层52，本发明具体实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀、去除光刻胶的部分或全部过程，具体的构图工艺过程与现有技术类似，这里不再赘述。

方式三：

如图5所示，本发明具体实施例中的信号引线37位于设置在第二基板32中间区域的第二绝缘层52上，并包覆第二绝缘层52，接地引线36位于设置在第二基板32边缘区域的第一绝缘层51上，并包覆第一绝缘层51；接地引线36与信号引线37按照每一信号引线37的相邻两侧均设置接地引线36的方式设置。

方式四：

如图6所示，本发明具体实施例中的信号引线37位于设置在第二基板32中间区域的第二绝缘层52上，并包覆第二绝缘层52，接地引线36位于设置在第二基板32边缘区域的第一绝缘层51上，并包覆第一绝缘层51；接地引线36与信号引线37按照每一信号引线37的任一侧设置一接地引线36的方式设置，图6中示出了在信号引线37的右侧设置接地引线36的情况，当然，在具体设置时，还可以在信号引线37的左侧设置接地引线36。

本发明具体实施例中以上方式三与方式四的主要不同点在于，方式三在信号引线的两侧均设置了接地引线，因此相对于方式四仅在信号引线的一侧设置接地引线的情况，方式三能够更大范围的控制液晶分子的水平偏转，从而能够更好的调整微波传播常数。

本发明具体实施例中以上方式一与方式三的主要不同点在于，方式三在第二基板上设置有具有一定厚度的绝缘层，因此相对于方式一的情况，方式三能够将大部分电场线控制在液晶介质内，从而包覆在绝缘层上的接地引线和信号引线能够更大范围的控制液晶分子水平偏转。

下面以本发明具体实施例中最优选的实施方式三为例介绍一下本申请中接地引线和信号引线控制液晶分子水平偏转的情况。

如图7所示，本发明具体实施例中的信号引线以折线方式排列，图中AA1位置处的截面图如图8所示，本发明具体实施例中信号引线还可以按照其它类型的折线方式排列，这里不做限定。本发明具体实施例中所有液晶分子长轴方向平行设置，即液晶的取向可以全部一个方向设置，液晶的具体取向的设置根据实际生产情况设定，这种情况下只要对第一取向层和第二取向层进行一个方向的取向即可完成，实际生产过程中更加方便、简单。

当然，在实际设计时，还可以使得每一液晶分子长轴方向与液晶分子对应位置处的信号引线之间的夹角相等，即可以根据信号引线的走向对液晶分子的取向也进行图案化，以保证液晶分子长轴方向与液晶分子对应位置处的信号引线的方向存在固定夹角。具体实施时，可以采用对第一取向层和第二取向层进行光取向的方式实现液晶分子取向的图案化，光取向的具体工艺过程与现有技术类似，这里不再赘述。

如图8所示，当给接地引线36和信号引线37施加电压时，接地引线36和信号引线37之间产生电场，由于本发明具体实施例在第二基板上设置有第一绝缘层51和第二绝缘层52，因此能够将大部分电场线(如图中箭头方向所示)控制在液晶介质内，在电场作用下液晶分子水平偏转，从而能够调整微波传播常数，达到移相的目的，与现有技术基于共面传输线的液晶移相器相比，本发明具体实施例由于不需要加载周期性的金属线，因此能够降低液晶移相器的损耗。

综上所述，本发明具体实施例提供一种液晶移相器，包括相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板和第二基板之间的液晶分子、位于第一基板靠近液晶分子一侧的第一取向层、位于第二基板靠近液晶分子一侧的第二取向层、位于第二基板上同层绝缘设置的接地引线和信号引线；其中：第一取向层和第二取向层用于对液晶分子进行取向，使得液晶分子水平取向，且液晶分子长轴方向与信号引线方向非垂直以及非平行；接地引线和信号引线用于根据接收到的电压控制液晶分子水平偏转。由于本发明具体实施例的接地引线和信号引线均设置在第二基板上，因此本发明具体实施例中第一基板和第二基板之间的距离对信号引线的损耗没有任何影响，因此可以将第一基板和第二基板之间的距离控制在20μm以下，与现有技术基于微带传输线的液晶移相器相比，能够提高液晶移相器的响应速度；同时，由于本发明具体实施例中液晶分子为水平取向，且液晶分子长轴方向与信号引线方向非垂直以及非平行，当接地引线和信号引线接收到外部电压时，在电场作用下液晶分子水平偏转，从而能够调整微波传播常数，达到移相的目的，与现有技术基于共面传输线的液晶移相器相比，本发明具体实施例不需要加载周期性的金属线，因此能够降低液晶移相器的损耗。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液晶移相器，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶分子、位于所述第一基板靠近所述液晶分子一侧的第一取向层、位于所述第二基板靠近所述液晶分子一侧的第二取向层、位于所述第二基板上同层绝缘设置的接地引线和信号引线；其中：

所述第一取向层和所述第二取向层用于对所述液晶分子进行取向，使得所述液晶分子水平取向，且所述液晶分子长轴方向与所述信号引线方向非垂直以及非平行；

所述接地引线和所述信号引线用于根据接收到的电压控制所述液晶分子水平偏转。

2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述信号引线位于所述第二基板的中间区域，所述接地引线位于所述第二基板的边缘区域；

所述接地引线与所述信号引线按照每一所述信号引线的任一侧设置一所述接地引线的方式设置；或，

所述接地引线与所述信号引线按照每一所述信号引线的相邻两侧均设置所述接地引线的方式设置。

3.根据权利要求2所述的液晶移相器，其特征在于，还包括设置在所述第二基板上间断分布的预设厚度的绝缘层，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层；

所述第一绝缘层与所述接地引线的位置对应，且被所述接地引线包覆；

所述第二绝缘层与所述信号引线的位置对应，且被所述信号引线包覆。

4.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，所述液晶分子长轴方向的介电常数大于所述绝缘层的介电常数；以及

所述液晶分子长轴方向的介电常数大于所述第一基板和所述第二基板的介电常数。

5.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述信号引线以折线方式排列，每一所述液晶分子长轴方向与所述液晶分子对应位置处的所述信号引线之间的夹角相等；或，

所有液晶分子长轴方向平行设置。

6.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述液晶分子为正性液晶分子，或所述液晶分子为负性液晶分子。

7.根据权利要求6所述的液晶移相器，其特征在于，当所述液晶分子为正性液晶分子时，所述液晶分子长轴方向与所述信号引线之间的夹角大于0度小于等于45度。

8.根据权利要求6所述的液晶移相器，其特征在于，当所述液晶分子为负性液晶分子时，所述液晶分子长轴方向与所述信号引线之间的夹角大于等于45度小于90度。

9.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述接地引线和所述信号引线之间的距离为0.5微米到200微米。

10.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板之间的距离小于等于20微米。